JP2014216203A - レドックスフロー電池用電解液、およびレドックスフロー電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池特性の低下を抑制することができるレドックスフロー電池用電解液と、それを用いたレドックスフロー電池を提供する。【解決手段】炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物の含有量が５ｍｇ／リットル以下であるレドックスフロー電池用電解液である。但し、１−ｔｅｔｒａｄｅｃｅｎｅ、ｎ−ｄｅｃａｎｅ、１−ｏｃｔａｎｅｔｈｉｏｌ、および炭素数が８の脂肪族炭化水素からなる部位を有するエステル系有機物の少なくとも１種を含有するレドックスフロー電池用電解液は除く。【選択図】図１

Description

本発明は、レドックスフロー電池用電解液、およびそのレドックスフロー電池用電解液を用いたレドックスフロー電池に関する。

昨今、地球温暖化への対策として、太陽光発電、風力発電といった自然エネルギー（所謂、再生可能エネルギー）を利用した発電が世界的に活発に行なわれている。これらの発電出力は、天候などの自然条件に大きく左右される。そのため、電力系統に占める自然エネルギーの割合が増えると、電力系統の運用に際しての問題、例えば周波数や電圧の維持が困難になるといった問題が予測される。この問題の対策の一つとして、大容量の蓄電池を設置して、出力変動の平滑化、余剰電力の蓄電、負荷平準化などを図ることが挙げられる。

大容量の蓄電池の一つにレドックスフロー電池がある。レドックスフロー電池は、正極電極と負極電極との間に隔膜を介在させた電池セルに正極電解液及び負極電解液をそれぞれ供給して充放電を行う二次電池である。このようなレドックスフロー電池に用いられるレドックスフロー電池用電解液は通常、酸化還元により価数が変化する金属元素を活物質として利用している。例えば、正極活物質としてＦｅイオンを、負極活物質としてＣｒイオンを用いた鉄（Ｆｅ^２＋／Ｆｅ^３＋）−クロム（Ｃｒ^３＋／Ｃｒ^２＋）系レドックスフロー電池や、両極の活物質にＶイオンを用いたバナジウム（Ｖ^２＋／Ｖ^３＋−Ｖ^４＋／Ｖ^５＋）系レドックスフロー電池を挙げることができる。

レドックスフロー電池では、電極上の電気化学反応（電極反応）により充放電が行なわれている。そのため、電極が設計時の仕様通りに機能しないと、電池出力の低下や電池容量の低下などの電池特性の低下を招く。例えば、電極の表面に不純物が付着して電極上の反応活性点が覆われると、実質的に電極の表面積が減じられ、電池出力の低下、電池容量の低下に繋がる。そのような不純物のうちの特定の有機物は、電解液における含有量が非常に微量であったとしても電極反応を大きく阻害することが知られている。例えば、特許文献１ではその特定の有機物として１−ｔｅｔｒａｄｅｃｅｎｅ（Ｃ_１４Ｈ_２８）や１−ｏｃｔａｎｅｔｈｉｏｌ（Ｃ_８Ｈ_１８Ｓ）、あるいはエステル類を挙げている。また、特許文献２ではｎ−ｄｅｃａｎｅ（Ｃ_１０Ｈ_２２）が特定の有機物として挙げられている。

特開２００７−１２４６８号公報 特開２００４−１１９３１１号公報 特開２００４−１１１１８２号公報

上記特許文献に開示される特定の有機物の含有量を減じたレドックスフロー電池用電解液を利用した場合でも電池特性が低下する場合があった。即ち、レドックスフロー電池用電解液における電極反応の低下に大きな影響を与える不純物を特定しきれていない可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的の一つは、電池特性の低下を抑制することができるレドックスフロー電池用電解液を提供することにある。また、本発明の別の目的は、本発明のレドックスフロー電池用電解液を用いたレドックスフロー電池を提供することにある。

本発明者らは、レドックスフロー電池用電解液に含まれる不純物のうち、どのような物質が特に電極反応の低下に大きな影響を与えるかを鋭意検討した。その結果、炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物（炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素そのものも含む）が電極反応の低下に大きな影響を与えることが判った。この知見に基づいて本発明を以下に規定する。

本発明のレドックスフロー電池用電解液は、正極電極、負極電極、および両電極間に介在される隔膜を備える電池セルを備えるレドックスフロー電池に用いられるレドックスフロー電池用電解液であって、炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物の含有量が５ｍｇ／リットル以下であるレドックスフロー電池用電解液。但し、１−ｔｅｔｒａｄｅｃｅｎｅ、ｎ−ｄｅｃａｎｅ、１−ｏｃｔａｎｅｔｈｉｏｌ、および炭素数が８の脂肪族炭化水素からなる部位を有するエステル系有機物の少なくとも１種を含有するレドックスフロー電池用電解液は除く。

本発明のレドックスフロー電池用電解液によれば、レドックスフロー電池における電池特性の低下を抑制することができる。

活物質としてバナジウムイオンを用いたレドックスフロー電池の概略構成図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

［１］本実施形態のレドックスフロー電池用電解液（以下、ＲＦ電解液）は、炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物の含有量が５ｍｇ／リットル以下であるＲＦ電解液である。但し、１−ｔｅｔｒａｄｅｃｅｎｅ、ｎ−ｄｅｃａｎｅ、１−ｏｃｔａｎｅｔｈｉｏｌ、および炭素数が８の脂肪族炭化水素からなる部位を有するエステル系有機物の少なくとも１種を含有するＲＦ電解液は除く。

上記ＲＦ電解液によれば、レドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池）の電池出力や電池容量などの電池特性の低下を抑制することができる。それは、ＲＦ電解液において、電極反応に極めて深刻な影響を与える有機物が所定濃度以下に抑えられているからである。その有機物とは即ち、炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物である。

［２］本実施形態のＲＦ電解液として、脂肪族炭化水素からなる部位の炭素数が８以上、１９以下であるＲＦ電解液を挙げることができる。

特に、炭素数が８以上、１９以下の脂肪族炭化水素からなる部位は、電極反応を阻害し易い。そのため、ＲＦ電池において上記炭素数の部位を有する有機物の含有量を制限すれば、経時的なＲＦ電池の電池性能の低下を抑制できる。

［３］本実施形態のＲＦ電解液として、脂肪族炭化水素は、脂肪族飽和炭化水素であるＲＦ電解液を挙げることができる。

飽和炭化水素は不飽和炭化水素よりも化学的に安定しており、分解され難い。つまり、脂肪族飽和炭化水素からなる部位を有する有機物は、過剰に存在すると長期にわたって殆ど分解されることなく電極反応を阻害し続ける恐れがある。そのため、ＲＦ電解液において脂肪族飽和炭化水素からなる部位を有する有機物の含有量を制限すれば、経時的なＲＦ電池の電池性能の低下を抑制できる。

［４］本実施形態のＲＦ電解液として、上記有機物は、脂肪族炭化水素とそれ以外の部位とが酸素原子を介して結合した有機物であるＲＦ電解液を挙げることができる。

上記有機物は特に、電極反応を阻害し易い。そのため、ＲＦ電解液においてそのような有機物の含有量を制限すれば、経時的なＲＦ電池の電池性能の低下を抑制できる。

［５］本実施形態のＲＦ電解液として、正極活物質および負極活物質として機能するバナジウムイオンを含むＲＦ電解液を挙げることができる。

バナジウムイオンは、正極側にあっては正極活物質として機能し、負極側にあっては負極活物質として機能する。即ち、同じＲＦ電解液を、正極側の電解液として利用することもできるし、負極側の電解液として利用することもできる。正極側にあっては充電時に４価のバナジウムイオン（Ｖ^４＋）が５価のバナジウムイオン（Ｖ^５＋）に酸化され、放電時にＶ^５＋がＶ^４＋に還元される。一方、負極側にあっては充電時に３価のバナジウムイオン（Ｖ^３＋）が２価のバナジウムイオン（Ｖ^２＋）に還元され、放電時にＶ^２＋がＶ^３＋に酸化される。

［６］活物質としてバナジウムイオンを含む本実施形態のＲＦ電解液として、バナジウムイオン濃度が１．５Ｍ以上、１．９Ｍ以下、硫酸イオン濃度が４．１Ｍ以上、４．５Ｍ以下であるＲＦ電解液を挙げることができる。

バナジウムイオン濃度と硫酸イオン濃度を上記範囲とすることで、ＲＦ電解液の平均価数はおよそ３．３以上、３．７以下となる。このような平均価数のＲＦ電解液は、正極側の電解液としても負極側の電解液としても各価数のバナジウムイオン濃度のバランスが良い。そのため、このような平均価数のＲＦ電解液を用いてＲＦ電池を構成した場合、ＲＦ電池の容量を非常に高くすることができる。

［７］本実施形態のＲＦ電池は、本実施形態のＲＦ電解液を備えるＲＦ電池である。

上記ＲＦ電池は、経時的に安定した電池特性を発揮するＲＦ電池である。それは、ＲＦ電池に使用するＲＦ電解液において、電極反応を阻害し易い有機物が所定濃度以下に抑えられているからである。

［８］本実施形態のＲＦ電池に備わるＲＦ電解液として、有機物の含有量が、０．０００５×電極の質量α（ｇ）÷ＲＦ電解液の体積β（リットル）以下となるように調整したＲＦ電解液を挙げることができる。

ＲＦ電池の種類や出力・容量によって用いる電極の質量及び電解液の量（体積）は異なるが、電極の質量に対して５００ｐｐｍを超える量（質量）の有機物が付着すると電池抵抗が増大する。即ち、ＲＦ電池に使用する電極の質量をα（ｇ）、電解液量（体積）をβ（リットル）とするとき、有機物の含有量γ（ｇ／リットル）が、γ≦０．０００５×α（ｇ）÷β（リットル）を満たすようなＲＦ電解液を含むＲＦ電池とすれば、電池抵抗の増大が抑制されたＲＦ電池となる。

［本発明の実施形態の詳細］
本実施形態に係るＲＦ電解液、およびそれを用いたＲＦ電池を以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。

＜実施形態１＞
実施形態１では、図１を参照し、正極活物質および負極活物質にＶイオンを使用したＲＦ電池１を例に用いて説明する。なお、図１において、実線矢印は充電時の価数変化、破線矢印は放電時の価数変化を示す。また、図１において、金属元素（金属イオン）は代表的な形態のみを示しており、図示する以外の形態もとり得る。

≪ＲＦ電池の全体構成≫
図１に示すＲＦ電池１は、代表的には、交流／直流変換器を介して、発電部（例えば、太陽光発電装置や風力発電装置、その他一般の発電所など）と負荷（需要家など）との間に接続され、発電部で発電した電力を充電して蓄え、又は、蓄えた電力を放電して負荷に供給する。このＲＦ電池１は、従来のＲＦ電池と同様に、電池セル１００と、この電池セル１００に電解液を供給する循環機構（タンク、配管、ポンプ）とを備える。

（電池セル及び循環機構）
ＲＦ電池１における電池セル１００は、正極電極１０４を内蔵する正極セル１０２と、負極電極１０５を内蔵する負極セル１０３と、両セル１０２，１０３を分離すると共にイオンを透過する隔膜１０１とを備える。正極セル１０２には、正極電解液を貯留する正極用タンク１０６が配管１０８，１１０を介して接続されている。負極セル１０３には、負極電解液を貯留する負極用タンク１０７が配管１０９，１１１を介して接続されている。また、配管１０８，１０９にはそれぞれ、両極の電解液を循環させるポンプ１１２，１１３が設けられている。電池セル１００は、配管１０８〜１１１とポンプ１１２，１１３によって、正極セル１０２（正極電極１０４）及び負極セル１０３（負極電極１０５）にそれぞれ正極用タンク１０６の正極電解液及び負極用タンク１０７の負極電解液を循環供給して、両極における電解液中の活物質となる金属イオン（本実施形態ではＶイオン）の価数変化に伴って充放電を行う。

電池セル１００は通常、正極電極１０４（正極セル１０２と）と負極電極１０５（負極セル１０３）と隔膜１０１とを構成要素とする単セルを複数積層したセルスタックと呼ばれる形態で利用される。セルスタックには、一面に正極電極１０４、他面に負極電極１０５が配置される双極板（図示せず）と、電解液を供給する給液孔及び電解液を排出する排液孔を有し、上記双極板の外周に形成される枠体（図示せず）とを備えるセルフレームが利用される。複数のセルフレームを積層することで、上記給液孔及び排液孔は電解液の流路を構成し、この流路は配管１０８〜１１１に接続される。セルスタックは、セルフレーム、正極電極１０４、隔膜１０１、負極電極１０５、セルフレーム、…の順に積層して構成される。なお、ＲＦ電池の基本構成は、公知の構成を適宜利用することができる。

（ＲＦ電解液）
本実施形態のＲＦ電解液は、溶媒中に活物質となるイオンを含有させた液体であって、特定の有機物の含有量が非常に低い。図１に示す例では、正極電解液および負極電解液とで、Ｖイオンを含有する共通のＲＦ電解液を使用している。正極電解液および負極電解液の平均価数は３．３以上、３．７以下、Ｖイオン濃度は１Ｍ以上、３Ｍ以下とすることが好ましい。より好ましい平均価数は３．４以上、３．６以下、Ｖイオン濃度は１．５Ｍ以上、１．９Ｍ以下である。

ＲＦ電解液の溶媒としては、例えば、Ｈ_２ＳＯ_４、Ｋ_２ＳＯ_４、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｈ_３ＰＯ_４、Ｈ_４Ｐ_２Ｏ_７、Ｋ_２ＨＰＯ_４、Ｎａ_３ＰＯ_４、Ｋ_３ＰＯ_４、ＨＮＯ_３、ＫＮＯ_３、ＨＣｌ及びＮａＮＯ_３から選択される少なくとも１種の水溶液を用いることができる。その他、ＲＦ電解液の溶媒として有機酸溶媒を利用することもできる。

ＲＦ電解液における特定の有機物とは、炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物である。この有機物には、脂肪族炭化水素そのものも含まれる。また、この有機物における脂肪族炭化水素からなる部位には、直鎖構造を有するものも、分岐鎖構造を有するものも含まれる。

脂肪族炭化水素としては、例えば以下のものを挙げることができる。
・Ｕｎｄｅｃａｎｅ（Ｃ_１１Ｈ_２４）
・Ｎｏｎａｄｅｃａｎｅ（Ｃ_１９Ｈ_４０）
・Ｈｅｘａｄｅｃａｎｅ（Ｃ_１６Ｈ_３４）
・Ｈｅｐｔａｄｅｃａｎｅ（Ｃ_１７Ｈ_３６）
・５−Ｏｃｔａｄｅｃｅｎｅ（Ｃ_１８Ｈ_３６）
・Ｅｉｃｏｓａｎｅ（Ｃ_２０Ｈ_４２）
・Ｈｅｎｅｉｃｏｓａｎｅ（Ｃ_２１Ｈ_４４）

また、脂肪族炭化水素からなる部分を有する有機物としては、脂肪族炭化水素の末端が酸素や、窒素、硫黄、リンなどで置換された置換系有機物を挙げることができる。その他、脂肪族炭化水素からなる部位とそれ以外の部位とが酸素原子を介して結合したエステル系有機物も本実施形態の有機物に含まれる。このような有機物の一例を以下に列挙する。
［置換系の有機物］
・Ｈｅｘａｄｅｃａｎｅｎｉｔｒｉｌｅ（Ｃ_１６Ｈ_３１Ｎ、脂肪族炭化水素からなる部位の炭素数は１５）
・Ｏｃｔａｄｅｃａｎｅｎｉｔｒｉｌｅ（Ｃ_１８Ｈ_３５Ｎ、脂肪族炭化水素からなる部位の炭素数は１７）
［エステル系有機物］
・Ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ，２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ ｅｓｔｅｒ（Ｃ_１５Ｈ_２２Ｏ_２、脂肪族炭化水素からなる部位の炭素数は８）
・１，２−Ｂｅｎｚｅｎｅｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ，ｂｕｔｙｌ ｏｃｔｙｌ ｅｓｔｅｒ（Ｃ_２０Ｈ_３０Ｏ_４、脂肪族炭化水素からなる部位が二つあり、一方の炭素数は４、他方の炭素数は８）
・２−ｐｒｏｐｅｎｏｉｃ ａｃｉｄ，３−（４−ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）−，２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ ｅｓｔｅｒ（Ｃ_１８Ｈ_２６Ｏ_３、脂肪族炭化水素からなる部位の炭素数は８）

また、上記有機物の含有量は、５ｍｇ／リットル以下とする。有機物の含有量は、好ましくは１ｍｇ／リットル以下とする。ＲＦ電池１の電極との関係で言えば、上記有機物の含有量は、０．０００５×α÷β以下、好ましくは０．０００１×α÷β以下とする（但し、αは電極の質量（ｇ）であり、βはＲＦ電解液の体積（リットル）である）。

（タンクおよび配管）
正極用タンク１０６、負極用タンク１０７、および配管１０８〜１１１は、上記ＲＦ電解液が接触する部材である。そのため、これらの部材１０６〜１１１に脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物が含有されていたり付着したりしていると、ＲＦ電池１の運転に伴いＲＦ電解液における上記有機物の含有量が上昇する可能性がある。そこで、これらの部材１０６〜１１１として、上記有機物を含まない物、あるいは製造工程において上記有機物を使用しない物（例えば、部材を作製する金型の離型剤に上記有機物を使用しない物）を利用することが好ましい。例えば、部材１０６〜１１１は、密度（ＡＳＴＭ Ｄ １５０５）が０．０８０ｇ／ｃｍ^３以上、０．９６０ｇ／ｃｍ^３以下の範囲内にあり、メルトフローレート（ＡＳＴＭ Ｄ １２３８，測定条件：１９０℃、荷重２．１６ｋｇ）が０．０１ｇ／１０分以上、２０ｇ／１０分以下の範囲内にあるエチレン単独重合体、あるいは上記範囲の密度とメルトフローレートのエチレン・αオレイン共重合体などで作製すれば良い。なお、ＲＦ電解液を輸送する輸送タンクにおいても、上記部材１０６〜１１１と同様のことが言える。

＜試験例１＞
正負極の電極として、市販の炭素フェルト（３×３ｃｍ，０．３ｇ）を複数用意し、これらの電極をそれぞれ、特定の有機物の含有量が異なるエタノール溶液３ｍｌに浸した。上記特定の有機物は次の二種類である。
・Ｈｅｘａｄｅｃａｎｅ；炭素数１６の脂肪族炭化水素そのもの（以下、規制対象有機物と呼ぶ）
・ｐ−Ｘｙｌｅｎｅ；炭素数８の芳香族炭化水素（炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有さない有機物であって、以下、非規制対象有機物と呼ぶ）

次に、電極に含まれるエタノールを乾燥させて、上記特定の有機物を電極に吸着させ、有機物を含有した複数の電極を作製した。これらの電極を用いて上記構成のＲＦ電池１を構築した。当該ＲＦ電池１では、正極電解液としてバナジウムイオン濃度が１．７Ｍで平均価数が３．５、硫酸イオン濃度が４．３Ｍの硫酸溶液、負極電解液としてバナジウムイオン濃度が１．７Ｍで平均価数が３．５、硫酸イオン濃度が４．３Ｍの硫酸溶液を用いた。これら電解液は、上記特定の有機物が予め含有されていないもの、即ち、意図的に上記特定の有機物を含有させていないものを用いた。この電解液中における上記特定の有機物の含有量の測定は、ヘリウム雰囲気中で３００℃×５分の前処理を施してガスクロマトグラフ分析装置により行った。当該装置の検出限界は１×１０^−６ｍｇ／リットルであり、上記特定の有機物の含有量が検出限界以下のＲＦ電解液は、実質的に上記特定の有機物を含まないものとする。

特定の有機物の吸着量が異なる電極を備えるＲＦ電池１を以下の充放電条件で充放電を行った後、セル抵抗率（Ω・ｃｍ^２）を測定した。セル抵抗率は、『電極面積×（充電電圧カーブの中点電圧−放電電圧カーブの中点電圧）÷（２×電流）』により求めた。その結果を表１に示す。また、本例で用いた電池を１０時間放電容量の電池とした場合、１時間放電容量の電池とした場合において、それぞれ電解液中の有機物の含有量（濃度，ｍｇ／リットル）を表１に示す。

（充放電条件）
充放電方法 ：定電流
電流密度 ：７０（ｍＡ／ｃｍ^２）
充電終了電圧：１．５５（Ｖ）
放電終了電圧：１．００（Ｖ）
温度 ：２５℃

表１に示すように、規制対象有機物を含むＲＦ電解液を用いたＲＦ電池では、ＲＦ電解液に含有される規制対象有機物の含有量が少ないほどセル抵抗率の上昇が少ないことがわかる。特に、１０時間容量のＲＦ電池および１時間容量のＲＦ電池のいずれにおいても、ＲＦ電解液中の規制対象有機物の濃度が５ｍｇ／リットル以下、さらに１ｍｇ／リットル以下であれば、セル抵抗率の上昇が小さいことがわかる。また、表１に示すように電極に吸着された規制対象有機物の含有量が少ないほどセル抵抗率の上昇が小さいことがわかる。特に、規制対象有機物の含有量が電極質量に対して５００ｐｐｍ以下、さらに１００ｐｐｍ以下であれば、セル抵抗率の上昇が小さいことがわかる。このように、電解液中における規制対象有機物の含有量を５ｍｇ／リットル以下（好ましくは１ｍｇ／リットル以下）とする、或いは、規制対象有機物の含有量を電極の質量に対して５００ｐｐｍ以下（好ましくは１００ｐｐｍ以下）とすれば、電池出力の低下や電池容量の低下を低減することができると推測される。

一方、表２に示すように、炭素数が８以上であるが脂肪族炭化水素ではない非規制対象有機物を含むＲＦ電解液を用いたＲＦ電池では、顕著なセル抵抗率の増加が認められなかった。

なお、本例では、電極に規制対象有機物を吸着させておらず、また予め規制対象有機物を含まないＲＦ電池用電解液を利用した試料Ｎｏ．１，６では、電池抵抗が最も小さかった。しかし、このような電池であっても、電池構成部材から規制対象有機物が分解・溶出してＲＦ電解液中の規制対象有機物の含有量が５ｍｇ／リットル超、あるいは電極の質量に対して５００ｐｐｍ超となる可能性がある。従って、電池使用時において、適宜規制対象有機物の含有量を測定し、規制対象有機物の含有量が５ｍｇ／リットル以下、或いは電極の質量に対して５００ｐｐｍ以下となるように適宜ろ過するなどの操作を行うとよい。

＜試験例２＞
試験例２では実際の運用に供するＲＦ電池を想定して充放電試験を行なった。まず、電極面積が５００ｃｍ^２の炭素フェルト製の正極電極と負極電極を用意した。両電極の合計質量は約３５ｇであった。また、ＲＦ電解液として、規制対象有機物の含有量が異なる二種類のＲＦ電解液を用意し、それぞれのＲＦ電解液を用いて２時間容量のＲＦ電池を作製した。用意した電解液は以下の通りである。
［Ａ］…規制対象有機物であるＨｅｘａｄｅｃａｎｅ（Ｃ_１６Ｈ_３４）と、Ｈｅｘａｄｅｃａｎｅｎｉｔｒｉｌｅ（Ｃ_１６Ｈ_３１Ｎ）と、Ｏｃｔａｄｅｃａｎｅｎｉｔｒｉｌｅ（Ｃ_１８Ｈ_３５Ｎ）と、の総含有量が０．５ｍｇ／リットルのバナジウム系ＲＦ電解液
［Ｂ］…上記［Ａ］に記載される３種の規制対象有機物の総含有量が２．５ｍｇ／リットルのバナジウム系ＲＦ電解液
※ＲＦ電解液のバナジウムイオンの価数と濃度、および硫酸イオンの濃度は、試験例１と同様である

上記［Ａ］のＲＦ電解液を用いた２時間容量のＲＦ電池と、上記［Ｂ］のＲＦ電解液を用いた２時間容量のＲＦ電池を作製し、各ＲＦ電池に対して１６００サイクルの充放電試験を行なった。上記［Ａ］のＲＦ電解液のＲＦ電池では、電極に対する規制対象有機物の質量は１００ｐｐｍであり、上記［Ｂ］のＲＦ電解液のＲＦ電池では、電極に対する規制対象有機物の質量は５００ｐｐｍであった。充放電試験における充放電条件は試験例１と同じとし、１サイクル目のセル抵抗率（Ω・ｃｍ^２）と、１６００サイクル目のセル抵抗率（Ω・ｃｍ^２）とを求めた。その結果、［Ａ］のＲＦ電解液を用いたＲＦ電池のセル抵抗率は、１サイクル目で約１．２４Ω・ｃｍ^２、１６００サイクル目で約１．２６Ω・ｃｍ^２となっていた。一方、［Ｂ］のＲＦ電解液を用いたＲＦ電池のセル抵抗率は、１サイクル目で約１．３１Ω・ｃｍ^２、１６００サイクル目で約１．４５Ω・ｃｍ^２となっていた。以上のことから、２時間容量において、規制対象有機物の含有量が２．５ｍｇ／リットルのＲＦ電解液よりも、同含有量が０．５ｍｇ／リットルのＲＦ電解液の方が、サイクル特性に優れたＲＦ電池を得られることが判った。

本発明のレドックスフロー電池用電解液は、レドックスフロー電池といった二次電池の電解液として好適に利用することができる。また、本実施形態のレドックスフロー電池は、負荷平準用途や瞬低・停電対策用の電池として好適に利用することができる。

１ レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
１００ 電池セル
１０１ 隔膜 １０２ 正極セル １０３ 負極セル
１０４ 正極電極 １０５ 負極電極
１０６ 正極用タンク １０７ 負極用タンク
１０８〜１１１ 配管
１１２，１１３ ポンプ

Claims (8)

1. 炭素数が８以上、２４以下の脂肪族炭化水素からなる部位を有する有機物の含有量が５ｍｇ／リットル以下であるレドックスフロー電池用電解液。
   但し、１−ｔｅｔｒａｄｅｃｅｎｅ、ｎ−ｄｅｃａｎｅ、１−ｏｃｔａｎｅｔｈｉｏｌ、および炭素数が８の脂肪族炭化水素からなる部位を有するエステル系有機物の少なくとも１種を含有するレドックスフロー電池用電解液は除く。
2. 前記炭素数が８以上、１９以下である請求項１に記載のレドックスフロー電池用電解液。
3. 前記脂肪族炭化水素は、脂肪族飽和炭化水素である請求項１または請求項２に記載のレドックスフロー電池用電解液。
4. 前記有機物は、前記脂肪族炭化水素とそれ以外の部位とが酸素原子を介して結合した有機物である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のレドックスフロー電池用電解液。
5. 正極活物質および負極活物質として機能するバナジウムイオンを含む請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のレドックスフロー電池用電解液。
6. バナジウムイオン濃度が１．５Ｍ以上、１．９Ｍ以下、硫酸イオン濃度が４．１Ｍ以上、４．５Ｍ以下である請求項５に記載のレドックスフロー電池用電解液。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のレドックスフロー電池用電解液を備えるレドックスフロー電池。
8. 前記有機物の含有量が、０．０００５×α÷β以下となるように調整した請求項７に記載のレドックスフロー電池。
   但し、αは電極の質量であって単位はｇであり、βはレドックスフロー電池用電解液の体積であって単位はリットルである。

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